锂电中游高景气之电解液添加剂交流

锂电中游高景气之电解液添加剂专题

【核心观点】

1、添加剂VC：2020年VC需求量为7000吨，2021年VC需求量预期为1.1万吨。根据主流电池企业扩产规划测算，2021-2025年间需求量的年均复合增速或将超过70%，主要得益于：1）磷酸铁锂渗透率增长提升VC需求；2）动力电池市场需求量提升。

2、添加剂LiFSI：LiFSI主要优势为：1）倍率性能强；2）支持高电压；3）热稳定性好；4）低温性能强；5）安全性好。主要缺点为：1）制备成本较高；2）对电极铝箔有腐蚀作用。现阶段来看，LiFSI仍以电解液添加剂为主，主要应用在三元电池中，用以提高电池的稳定性。LiFSI生产的主要壁垒包括：1）技术壁垒；2）氟化工资质壁垒；3）渠道商务壁垒。

专家A：

【访谈实录】

Q：2020年、2021年锂电VC的需求量：

2020年VC需求量为7000吨，2021年1~8月，VC需求量约为8000吨。2021年全年需求量预期为1.1万吨。VC需求增长的主要原因：

1）磷酸铁锂渗透率增长提升VC需求：2020年以前，三元锂电池具有更高的渗透率。2020年9月以来，铁锂体系渗透率逐步提升，主要得益于铁锂电池具有价格优势。

2）动力电池市场需求量提升：国家2025年提出新能源车的渗透率目标，主流动力电池企业积极扩产，因此配套原料也出现缺口。

2020年，VC主流生产企业的开工率都只有50%左右。供需缺口出现后，虽然有设备，但是没有对应的人力资源储备，导致2020年底没有充足的供应，价格飙升。

Q：铁锂和三元电池的VC需求量差异和原因？

VC添加剂的功能：铁锂和三元体系的基础电解液成分是一样的，通常是环状或链状碳酸酯。VC添加剂是五元碳酸酯环状结构，同时具备双键结构，结构与电解液非常接近，因此在成膜添加剂方面具有明显优势。只要电池体系是液态电池，VC就是不可或缺的添加剂。

三元和铁锂体系对成膜添加剂的用量不同。三元电池对成膜添加剂的要求更高，需要适应高电压的其他类型添加剂，电解液中VC的用量占比通常在0.5~1.5%。铁锂本身电压低，安全性比较好，VC添加量配方占比更高，比重约为3~5%。铁锂渗透率提升后，VC的整体需求量显著提升。

Q：预期未来的需求规模是多少？

以下是个人根据行业披露的扩产计划做的大概需求推测：

2021年需求量主要假设条件：1）电池排产规模：下游动力电池的排产规划来看，2021年整体电池的排产总量为300GWh；2）VC用量占比：假设铁锂和三元维持相对均势，配方VC平均用量比重为3%。基于两个重要假设下，预期2021年300GWh电池产能对应的VC需求量约为1.1万吨。如果铁锂渗透率持续提升，那么后续VC的需求量可能会进一步提升至1.2万吨。

2025年假设宁德、比亚迪、国轩等电池企业的产能提升至2000GWh，假设VC用量占比仍为3%，那么预期对应的VC需求量接近7万吨左右，年均复合增速约为70%。因此，预期2022年VC需求量为1.9-2万吨，2023年需求量3万吨左右。

Q：VC扩产的难点和瓶颈？

反应机理：

VC产品本身的合成机理较为简单，主要通过液体和液体反应，生成固体盐。如果反应釜比较大，放热效应不同，产品质量也会不同。因此，业内主要使用3000L的小型反应釜。如果使用大型设备，换热会出现问题，存在安全隐患。即VC反应机理决定了只能使用小釜间歇式反应制备，没有办法像大化工一样做连续化反应。

VC扩产难点：

1、设备没有规模效应：设备没有规模效应，需要复制很多新设备，因此产线建设周期比较长；

2、人力熟练度要求高，员工数量要求高：间歇式小反应釜的自动化程度差，需要大量的人员，一般需要比较熟练的化工操作人员，这部分的员工储备不足；

3、技术壁垒高：青木、瀚康等企业在2011年前就开始做VC产品了，产品品质有比较大的优势。市场新玩家，收率不高，市场现阶段主要因为缺货，对产品的 价高、品质要求低。长期来看，行业还是要解决产品的收率和品质问题；

4、原料成本控制：VC的原料包括氯代碳酸乙烯酯，是成本的主要组成部分。新玩家要进入，就要解决原料供应问题。主要市场参与者如华一、青木等都有自己的氯代碳酸乙烯酯产能。

Q：新增市场参与者和对应产量：

以永太科技为代表。2021年4月公布规划产能5000吨。2021年8月底，永太公布了一条2000吨的产线试生产，跟宁德签订了合作协议。当永太月产量达到200吨时，可以供货给宁德，对市场有明显补充，2021年预期补充产量为600~800吨。永太的VC产品已经制备出来了，但整体纯度可能还不算特别高。

Q：行业对VC纯度的要求？

2010年业内对VC的纯度要求只有99.97-99.98%左右即可。由于业内大厂不断竞争，提升收率和品质后，产品品质要求显著提升。现阶段来看，大厂对添加剂的要求为99.99%或以上。添加剂使用角度来看，VC本身在溶剂中的使用量占比很低，即便有部分杂质，其实也是EC等溶剂材料，对品质影响有限。因此，VC的品质对于添加剂而言是加分项，如果买不到货，可以妥协选择低品质的产品。如果买得到的话，那么客户会偏好品质更优的产品。

【Q&A】

Q：VC的产品吨耗比：

VC合成的工艺原理：氯代碳酸乙烯酯和三乙胺进行消除反应，用三乙胺将消除氯代碳酸乙烯酯上的一份氯化氢，让产品形成双键结构，氯代碳酸乙烯酯和三乙胺都是液体，需要溶剂的辅助。合成完成后，将溶剂进行回收和套用，并提纯获取的VC产品。

单位吨耗比：制备1吨VC成品，大概需要3.1吨氯代乙烯酯，2.5吨三乙胺，1吨溶剂（碳酸二甲酯）。另外会产生1吨固废。

Q：环保成本高吗？

Q：上游来看，一吨氯代碳酸乙烯酯需要消耗多少EC？

3吨EC+2.5吨氯气，可以生成4吨氯代碳酸乙烯酯，副产物包含氯气和氯化氢。华盛、青木、瀚康、永太等都是自制氯代碳酸乙烯酯。华一是长期大量采购，价格也不会太高。目前，氯代碳酸乙烯酯的散单价为2.8~3万元/吨，正常成本价格实质上是1.3万元/吨。

Q：VC有其他下游需求吗？

过去还有化学合成中间体等应用，但是现在几乎没有了。现阶段基本都是用作电解液添加剂。

专家B：

【访谈实录】

Q：LiFSI的性能优势：

LiFSI和6F都是锂化合物，阴离子不同造成了产品性能差异。

倍率性能强：阴离子不同，结构比较大，更容易解离，具有更强的电导率和更强的充放电性能，可以实现快充、快放；

支持高电压：作为电解质的时候，可以提供更高的输出电压；

热稳定性好：电池本身有自发热的情况。极端天气情况下，LiFSI在高温情况维持高效工作；

低温性能好：不容易析出，具有更强的性能表现；

安全性更好：不容易分解，更安全。

Q：现阶段限制LiFSI成为电解质的核心问题是什么？

1、物料成本显著高于6F；

2、对电极铝箔有腐蚀作用。目前暂未完全了解腐蚀的机理。有两种猜测：1）可能是LiFSI中包含的杂质如含硫离子、杂质等造成腐蚀；2）可能是LiFSI产品本身对铝箔有腐蚀作用。因此，LiFSI现阶段就只能用作添加剂。

Q：LiFSI的单位使用量：

LiFSI主要用于三元锂电池的电解液添加剂。三元电池的活性较高，电池稳定性能较差，有自燃的风险。LiFSI的添加可以提高三元电池的稳定性：

消费电池：我们估计三元电池电解液平均添加量占比为0.5~2%等产品；

动力电池：我们估计三元电池电解液的LiFSI平均添加量占比约为5-6%。

Q：现有主流电解质企业的LiFSI产能梳理：

首先明确统计口径，我们仅统计已经形成销售的有效产能。LiFSI不像别的产品，如果产品不合格就是不能使用的。很多公司可能有产能，但是实际上无法形成销售，那也不能视作有效产能。

目前2021年全球LiFSI有效产能为：

日本触媒：年产能为300吨；2023年计划扩产到3000吨；

韩国天宝：年产能为740吨；

康鹏：年产能为1500吨。因为很多复杂原因，短期内没有扩产计划；

新宙邦：2020年年产能为200吨，2020Q3计划扩产一条800吨的产能；预期2021年会形成1000吨的年产能；

永太：2020年年产能至少有100吨；

天赐：2020年年产能为300吨。

Q：LiFSI生产的主要壁垒在哪里？

1、技术壁垒：合成LIFSI的产品难度并不高，但是产品提纯非常困难；

2、资质壁垒：生成氟化氢、氯化氢等气体，是含氟工艺，是无色无味有剧毒的气体；

3、商务壁垒：产品本身要求很高，要让下游客户相信并测试，具有一定的商务壁垒。

总结来看，有相对竞争优势的新晋市场参与者主要分为两类：1）含氟资质企业：以永太、氟特为代表。有相关的氟化工经验，保证氟化反应更彻底，可以降低提纯难度；2）电解液、电解液添加剂相关

公司：虽然LiFSI产品很多公司在做，但是面临销售和验证问题。电解液、电解液添加剂公司具有天然的渠道优势。

Q：业内预期何时LiFSI能够逐步从添加剂发展为溶剂的电解质？

现阶段来看，LiFSI问题的解决难度较高，还是把LiFSI用作电解液添加剂，形成保护膜，防止腐蚀问题。很多公司合成公司和电解液公司在大规模扩产LiFSI，个人推测下游电解液企业应该也是有一定的依据和自信去解决腐蚀问题的。业内有个别企业的LiFSI添加量已经达到10%了，电解质本身在溶剂中的占比也仅有15%，整体添加比重已经很高了。

Q：LiFSI对氯化亚砜的需求量？

主要有两个步骤需要消耗氯化亚砜：

第一步：氯磺酸和氨基磺酸反应，可选择是否添加氯化亚砜：1）添加氯化亚砜：LiFSI与氯化亚砜的吨耗比约为1：2，成本相对更低，没有环保问题；2）不使用氯化亚砜：会生产二氧化硫等酸性、有毒气体，主流方法是用碱水吸收，环保压力较高；3)使用氯磺酸和异氰酸酯反应：更容易拿到资质，但是特别贵；

第二步：双氟磺酰亚胺锂中添加氯化亚砜。氯化亚砜在第二步主要用于除水。通常情况下，除水可以用烘烤法。但LiFSI在有水情况下加热会分解。氢氧化锂和双氟磺酰亚胺反应生成水，并使用氯化亚砜与水反应，将水彻底去除，将固体过滤后，就可以得到产品。需求吨耗比取决于锂盐：氢氧化锂路线下，LiFSI与氯化亚砜的吨耗比为1：2；碳酸锂路线下LiFSI，与氯化亚砜的吨耗比为1：0.5。现阶段来看，业内主流采用氢氧化锂路线，因为氢氧化锂可以产生更多水分，让LiFSI更分散、形状更好。如果采用碳酸锂，产成品可能会出现包夹、无法充分接触、反应不彻底等问题。因此，选择氢氧化锂路线可以让反应更彻底，以便后续彻底除杂。

【Q&A】

Q：未来LiFSI的市场需求规模是多少？

现阶段，我了解到的业内预期是2025年LiFSI需求量将突破5万吨。具体需求的增长情况难以具体判断。新能源汽车提高续航，主要有两个方向：1）提高电池的电压；2）提高正极材料的能量密度。无论是高电压还是三元正极，都会对LiFSI产生额外需求。